Question

二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。

(1)工業上制備ClO2的反應原理為2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O＋2NaCl。

①濃鹽酸在反應中顯示出來的性質是________。

A．只有還原性 B．還原性和酸性 C．只有氧化性 D．氧化性和酸性

②若上述反應中產生0.1 mol ClO2，則轉移電子的物質的量為________mol。

(2)目前已開發出用電解法制取ClO2的新工藝。

 

①上圖是用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2的示意圖。則陽極產生ClO2的電極反應式為________________________________________。

②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為112 mL(標準狀況)時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為________mol，用平衡移動原理解釋陰極區pH增大的原因：____________________________________________。

(3)ClO2對污水中Fe2＋、Mn2＋、S2－和CN－等有明顯的去除效果。某工廠污水中含CN－ a mg/L，現用ClO2將CN－氧化，產物中有兩種氣體生成，其離子反應方程式為________；處理100 m3這種污水，至少需要ClO2________mol。

 

Answer 1

　(1)①B　②0.1 (2)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋

②0.01　在陰極上發生反應2H＋＋2e－=H2↑，H＋濃度減小，使得H2O??

OH－＋H＋的平衡向右移動，OH－濃度增大，pH增大

(3)2ClO2＋2CN－=N2↑＋2CO2↑＋2Cl－　 50a/13

【解析】　(1)分析元素化合價可知，濃鹽酸中的氯元素轉化成氯氣和NaCl，故濃鹽酸在反應中顯示出還原性和酸性。由反應知，每生成2 mol ClO2轉移2 mol電子。(2)①電解飽和食鹽水制取ClO2，ClO2為氧化產物，故應在陽極產生，Cl－失去5個電子生成ClO2，而ClO2中含有氧元素，故還有H2O參加反應，再根據質量守恒配平電極反應式即可。②陰極產生標準狀況下112 mL H2，轉移電子0.01 mol，消耗的n(H＋)＝0.01 mol，為保持溶液呈電中性，故有相同物質的量的Na＋通過陽離子交換膜移向陰極。陰極上H2O電離出的H＋放電，導致H2O的電離平衡向右移動，OH－濃度增大，溶液pH增大。(3)處理污水時生成的兩種氣體不能具有污染性，應為CO2和N2，再根據得失電子守恒和原子守恒配平即可。由離子反應方程式可知消耗的ClO2的物質的量等于污水中CN－的物質的量，即n(ClO2)＝n(CN－)＝mol。